Ի՞նչ է կյանքը

Կենսաբանության ներածություն։ Մենք կենսաբանությունը սահմանեցինք որպես գիտության մի ճյուղ, որը զբաղվում է կենդանի արարածների կամ օրգանիզմների ուսումնասիրությամբ։ Առաջին հայացքից այս սահմանումը պարզ է։ Այդուհանդերձ այն բազմաթիվ բարդ ու հետաքրքիր հարցեր է առաջացնում․ ի՞նչ է կյանքը, ի՞նչ է նշանակում կենդանի լինել։

Դու կենդանի արարած ես, ես նույնպես: Այն շունը, որի հաչոցը ես կարող եմ լսել, կենդանի է, ինչպես նաև իմ պատուհանից երևացող ծառը: Իսկ ամպերից եկող ձյունը կենդանի չէ: Համակարգիչը, որը դու օգտագործում ես այս հոդվածը կարդալու համար, նույնպես կենդանի չէ: Աթոռի այն մասերը, որոնք փայտից են պատրաստված, նախկինում կենդանի էին, բայց հիմա այլևս կենդանի չեն: Եթե վառես փայտը, ապա առաջացող կրակը նույնպես կենդանի չի լինի:

Ո՞րն է կյանքի սահմանումը։ Ինչպե՞ս կարող ենք որոշել, թե ինչն է կենդանի, ինչը՝ անկենդան։ Շատ մարդիկ ներըմբռնողական մոտեցում ունեն այն հարցի շուրջ, թե որն է կենդանի օրգանիզմը։ Այնուամենայնիվ, զարմանալիորեն դժվար է ճշգրիտ տալ կյանքի սահմանումը։ Այդ պատճառով կյանքի շատ սահմանումներ գործածական են և մեզ թույլ են տալիս տարանջատել կենդանի և անկենդան օրգանիզմները, բայց դրանք հստակ չեն սահմանում կյանքը։ Այս տարանջատումը ճիշտ կատարելու համար մենք պետք է ձևակերպենք այն հատկանիշները, որոնք բնորոշ են միայն կենդանի օրգանիզմներին։

Կենսաբանները բացահայտել են մեզ ծանոթ բոլոր կենդանի օրգանիզմների ընդահանրական հատկանիշները։ Չնայած նրան, որ անկենդան օրգանիզմները ևս կարող են օժտված լինել այս հատկանիշներից մի քանիսով, սակայն միայն կենդանի օրգանիզմներն են միաժամանակ օժտված այդ բոլոր հատկանիշներով։

Կենդանի օրգանիզմերն ունեն բարդ կառուցվածք, ինչը նշանակում է, որ դրանք կազմված են մասնագիտացված, համակարգված մասերից։ Բոլոր կենդանի օրգանիզմերը կազմված են մեկ կամ ավելի բջիջներից, որոնք համարվում են կյանքի հիմնարար միավորները։

Նույնիսկ միաբջիջ օրգանիզմները բարդ են։ Յուրաքանչյուր բջջի ներսում ատոմները կազմում են մոլեկուլներ, որոնցից էլ առաջանում են բջջի օրգանոիդները և կառուցվածքները։ Բազմաբջիջ օրգանիզմներում միանման բջիջները ստեղծում են հյուսվածքներ։ Հյուսվածքները, իրենց հերթին միավորվելով, ստեղծում են օրգաններ (մարմնի կառուցվածքներ՝ որոշակի գործառույթով)։ Օրգաններն էլ, միասին աշխատելով, ձևավորում են օրգան-համակարգեր։

Բազմաբջիջ օրգանիզմները, ինչպիսիք են մարդիկ, կազմված են շատ բջիջներից։ Բազմաբջիջ օրգանիզմների բջիջները կարող են լինել մասնագիտացված՝ իրականացնելով զանազան գործառույթներ և առաջացնելով հյուսվածքներ, ինչպիսիք են շարակցական, էպիթելային, մկանային կամ նյարդային հյուսվածքները։ Հյուսվածքները ստեղծում են օրգաններ, որոնցից են սիրտը կամ թոքերը, որոնք ամբողջ օրգանիզմի համար կատարում են առանձնահատուկ գործառույթներ։

Կյանքը կախված է հսկայական թվով քիմիական ռեակցիաներից։ Այս ռեակցիաների շնորհիվ են օրգանիզմները կարողանում աշխատանք կարատարել, օրինակ՝ շարժվել և որսի գնալ, նաև աճել, բազմանալ և մարմնի կառուցվածքը պահպանել։ Կենդանի օրգանիզմները պետք է օգտագործեն էներգիան և սպառեն սննդանյութերը, որպեսզի իրականացնեն կյանքը պահպանող քիմիական փոխազդեցությունները։ Օրգանիզմում տեղի ունեցող կենսաքիմիական փոխազդեցությունների ամբողջությունը կոչվում է նյութափոխանակություն։

Նյութափոխանակությունը կարող է լինել երկու տեսակի՝ անաբոլիզմ և կատաբոլիզմ։ Անաբոլիզմի ընթացքում պարզ մոլեկուլներից ձևավորվում են բարդ մոլեկուլներ, միչդեռ կատաբոլիզմի ընթացքում տեղի է ունենում հակառակը։ Անաբոլիկ ռեակցիաները էներգիա են սպառում, մինչդեռ կատաբոլիկ ռեակցիաների ընթացքում առաջանում է էներգիա, որը հնարավոր է պաշարել։

Կենդանի օրգանիզմները կարգավորում են իրենց ներքին միջավայրը, որպեսզի պահպանեն բջիջների կենսագործունեության համար անհրաժեշտ պայմանները։ Օրինակ՝ քո մարմնի ջերմաստիճանը պետք է մոտ լինի 98,6${}^{\circ }$‍F (37${}^{\circ }$‍C)-ին։ Ներքին կայուն միջավայրի պահպանումը, նույնիսկ արտաքին միջավայրի պայմանների փոփոխության դեպքում, կոչվում է հոմեոստազ։

Կենդանի օրգանիզմները ենթարկվում են կարգավորված աճի։ Առանձին բջիջներ մեծանում են, և բազմաբջիջ օրգանիզմները պաշարում են շատ բջիջներ՝ բջջի բաժանման ժամանակ։ Դու ժամանակին միայն մեկ բջիջ ես եղել, իսկ հիմա քո մարմնում ${}^1$‍ տրիլիոնավոր բջիջներ ունես։ Աճը կախված է անաբոլիկ ռեակցիաներից, որոնք ստեղծում են մեծ, բարդ մոլեկուլներ, ինչպիսիք են սպիտակուցները, ԴՆԹ-ն՝ գենետիկ նյութը։

Կենդանի օրգանիզմները կարող են բազմանալ, որպեսզի նոր օրգանիզմներ ստեղծեն։ Բազմացումը կարող է լինել անսեռ, երբ այն կախված է մեկ ծնողից, կամ սեռական, երբ պահանջվում է երկու ծնող։ Միաբջիջ օրգանիզմները, ինչպիսին է ձախ նկարում պատկերված բաժանվող բակտերիան, կարող են բազմանալ ուղղակի բաժանման եղանակով։

Սեռական բազմացման ժամանակ երկու ծնողական օրգանիզմները արտադրում են սերմնաբջիջ և ձվաբջիջ, որոնք պարունակում են գենետիկ տեղեկույթի կեսը, և որոնք միաձուլվում են՝ ստեղծելով անհատական ժառանգական հավաքակազմով նոր օրգանիզմ։ Այս գործընթացը կոչվում է բեղմնավորում, որը պատկերված է աջ նկարում։

Կենդանի օրգանիզմները ցույցաբերում են «գրգռականություն», ինչը նշանակում է, որ դրանք պատասխանում են այն փոփոխություններին, որոնք տեղի են ունենում շրջակա միջավայրում։ Օրինակ՝ մարդիկ իրենց ձեռքերը շատ արագ հեռացնում են կրակից․ շատ բույսեր շրջվում են դեպի արևը, միաբջիջ օրգանիզմները կարող են մոտենալ սննդանյութերի աղբյուրներին և հեռանալ վնասակար քիմիական նյութերից։

Կենդանի օրգանիզմների պոպուլյացիաները ենթարկվում են էվոլյուցիայի, ինչը նշանակում է, որ ժամանակի ընթացքում պոպուլյացիայի գենետիկ կազմը կարող է փոխվել։ Որոշ դեպքերում էվոլյուցիան ներառում է բնական ընտրություն, որի դեպքում ժառանգական հատկանիշը, օրինակ՝ մուգ գույնը կամ կտուցի նեղ ձևը, օգնում է օրգանիզմին գոյատևելու և բազմանալու տվյալ միջավայրում։ Փոխանցվելով սերնդեսերունդ՝ հարմարվողականության առավելություն տվող ժառանգական հատկանիշն ավելի ու ավելի է տարածվում պոպուլյացիայի ներսում՝ վերջինիս ավելի հարմարեցնելով այն միջավայրին, որտեղ այն բնակվում է։ Այս գործընթացը կոչվում է հարմարվողականություն։

Կենդանի օրգանիզմները բազմաթիվ առանձնահատկություններ ունեն, որոնք բնութագրում են դրանց որպես կենդաններ։ Շատ դժվար է հստակ որոշել, թե դրանցից որն է ամենից դիպուկ սահմանում, թե ինչ է կյանքը։ Այսպիսով՝ տարբեր մասնագետներ առաջարկել են կյանքը սահմանող զանազան հատկանիշների ցանկ։ Օրինակ՝ ոմանք շարժումն են համարում որոշիչ առանձնահատկություն, մինչդեռ մյուսներն առանձնացնում են գենետիկ տեղեկույթի փոխանցումը ԴՆԹ-ի տեսքով։ Մյուսները շեշտում են, որ կյանքն այն է, ինչը հիմնված է ածխածնի միացությունների վրա։

Այս առանձնահատկությունները, այնուամենայնիվ, միանշանակ չեն։ Օրինակ՝ ջորին, որն առաջացել է էգ ձիու և արու ավանակի խաչասերումից, չի կարող բազմանալ։ Ինչևէ, շատ կենսաբաններ (մյուս բոլորի հետ միասին) այս նկարում պատկերված ջորուն կհամարեն կենդանի օրգանիզմ։ Նույն կետը արտահայտված է նաև հետևյալ պատմության մեջ: Գիտնականների մի խումբը շատ քննարկումներից հետո որոշել է, որ կյանքի առանցքային հատկանիշը բազմանալու ունակությունն է։ Ի հուսահատություն նրանց՝ ինչ-որ մեկը նշել է, որ միայնակ նապաստակը ևս չի համապատասխանում այս պահանջին${}^2$‍։

Այնուամենայնիվ, վերոնշյալ առանձնահատկությունները օգնում են մեզ կողմնորոշվելու և տարբերելու կենդանի օրգանիզմները անկենդան առարկաներից։

Ինչքանո՞վ են թվարկված առանձնահատկություններն օգնում տարբերակելու կենդանի օրգանիզմին անկենդան առարկայից։ Արի մեկ անգամ ևս վերհիշենք այն կենդանի օրգանիզմներն ու անկենդան առարկաները, որոնց հանդիպել ենք ներածությունում։

Ներածությունում հանդիպած կենդանի օրգանիզմները՝ մարդիկ, շները և ծառերը, ունեն կյանքին բնորոշ բոլոր յոթ հատկանիշները։ Մենք, մեր բակի շները և բույսերը կազմված ենք բջիջներից, կատարում ենք նյութափոխանակություն, պահպանում ենք հոմեոստազ, աճում ենք և արձագանքում ազդակներին։ Բացի դրանից՝ մարդիկ, շները և ծառերը կարող են նաև բազմանալ, և նրանց պոպուլյացիաները ենթարկվում են կենսաբանական էվոլյուցիայի։

Անկենդան առարկաները կարող են դրսևորել կյանքի որոշ, բայց ոչ բոլոր հատկությունները։ Օրինակ՝ ձյան բյուրեղները կազմակերպված են, չնայած բջիջներ չունեն և կարող են աճել, բայց կյանքի այլ հատկանիշներ չեն ցուցաբերում։ Նույն կերպ՝ կրակը կարող է բազմանալ՝ նոր տարածքներում կրակ առաջացնելով, և արձագանքել փոփոխություններին, նույնիսկ կարելի է վիճարկել այն հարցը, որ այն բնորոշենք որպես «նյութափոխանակություն» կատարող։ Այնուամենայնիվ, կրակը համակարգված չէ, չի պահպնում հոմեոստազ և էվոլյուցիայի համար չունի անհրաժեշտ գենետիկ տեղեկույթ։

Կենդանի օրգանիզմներն անկենդան դառնալուց հետո կարող են պահպանել կյանքի որոշ հատկություններ, սակայն կորցնել մյուսները։ Օրինակ՝ մանրադիտակով աթոռի փայտին նայելիս կարող ես տեսնել այն բջիջների մնացորդները, որոնցից կազմված է լինում կենդանի ծառը։ Ինչևէ, աթոռի փայտը այլևս կենդանի չէ, չի կարող աճել, նյութափոխանակային փոխազդեցություն իրականացնել, հոմեոստազը պահպանել, արձագանքել փոփոխություններին կամ բազմանալ։

Այն հարցը, թե ինչ է նշանակում կենդանի լինել, շարունակում է մնալ անպատասխան։ Օրինակ՝ վիրուսները, փոքր սպիտակուցները և նուկլեինաթթուները կարող են բազմանալ միայն տեր բջիջներում և ունեն կյանքի մի շարք հատկանիշներ։ Այնուամենայնիվ, դրանք բջջային կառուցվածք չունեն և չեն կարող բազմանալ առանց տիրոջ։ Նույն կերպ, պարզ չէ՞ արդյոք, որ դրանք պահպանում են հոմեոստազ և կատարու՞մ են արդյոք իրենց սեփական նյութափոխանակությունը։

Այս պատճառով վիրուսները, ընդհանուր առմամբ, կենդանի չեն համարվում։ Այնուամենայնիվ, ոչ բոլորն են համաձայն այս եզրակացության հետ, և այդ հարցն առ այսօր մնում է վիճելի։ Որոշ ավելի պարզ կառուցվածքով մոլեկուլներ, ինչպիսիք են, օրինակ, ինքնաբազմացող սպիտակուցները՝ «պրիոնները», որոնք առաջացնում են խոշոր եղջերավոր անասունների գլխուղեղի հիվանդությունեներ, կամ ինքնակրկնապատկվող ՌՆԹ-ի ֆերմենտները նույնպես ունեն կյանքի որոշ առանձնահատկություններ, բայց դրանցից ոչ բոլորը։

Ավելին՝ կյանքի բոլոր նկարագրիչները, որոնք մենք քննարկել ենք, բնորոշ են երկրագնդի կյանքի հատկանիշներին։ Եթե երկրագնդից դուրս կյանք գոյություն ունի, ապա այն կարող է ունենալ կամ չունենալ նույն հատկանիշները։ Օրինակ՝ NASA-ի սահմանումը հետևյալն է․ «Կյանքը ինքնակառավարվող համակարգ է, որը ենթարկվում է Դարվինի էվոլյուցիոն տեսությանը»․ այն ավելի շատ բացատրություններ է տալիս, քան այս հատկանիշները${}^3$‍: Ինչևէ, այս սահմանումը նույնպես դժվարացնում է կենդանի օրգանիզմների տարբերակումը։

Որքան ավելի շատ կենսաբանական միավորներ հայտնաբերվեն Երկիր մոլորակի վրա և դրա սահմաններից դուրս, այնքան մեծանալու է պահանջը վերաիմաստավորելու, թե ինչ է նշանակում լինել կենդանի։ Ապագա բացահայտումները թույլ կտան վերանայել և հստակեցնել կյանքի սահմանումը։

Իսկ դու ինչպե՞ս կսահմանես կյանքը։ Հատկանիշների այս ցուցակին ինչ-որ բա՞ն կավելացնես կամ հեռացնես, թե՞ ամբողջությամբ կփոխես այն։ Կա՞ն արդյոք բացառություններ կամ հատուկ դեպքեր, որոնք ներառված չեն այս ցուցակում։ Կիսվի՛ր քո մտքերով մեկնաբանություններում՞։